Szinaptikus folyamatok



Hasonló dokumentumok
A somatomotoros rendszer

Gyógyszerészeti neurobiológia. Idegélettan

IONCSATORNÁK. I. Szelektivitás és kapuzás. III. Szabályozás enzimek és alegységek által. IV. Akciós potenciál és szinaptikus átvitel

Az idegsejtek kommunikációja. a. Szinaptikus jelátvitel b. Receptorok c. Szignál transzdukció neuronokban d. Neuromoduláció

A sejtek közöti kommunikáció formái. BsC II. Sejtélettani alapok Dr. Fodor János

a. Szinaptikus jelátvitel b. Receptorok c. Szignál transzdukció neuronokban d. Neuromoduláció. Szinaptikus jelátvitel.

Szignáltranszdukció Mediátorok (elsődleges hírvivők) az információ kémiailag kódolt

Egy idegsejt működése. a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál

a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál. Nyugalmi potenciál. 3 tényező határozza meg:

Interneurális kommunikáció

A kémiai szinapszis (alapok)

Kommunikáció. Sejtek közötti kommunikáció

Egy idegsejt működése

A neurogliaform sejtek szerepe az agykéregben

A sejtmembrán szabályozó szerepe fiziológiás körülmények között és kóros állapotokban

Transzportfolyamatok a biológiai rendszerekben

Az agykérgi gátló idegsejt hálózatok konvergens és divergens elemeinek a vizsgálata. Ph.D. tézisek. Szabadics János

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

Prof. Dr. Kéri Szabolcs SZTE ÁOK, Élettani Intézet, 2018

Jelzőmolekulák, receptorok és jelátvitel SZIGNÁLTRANSZDUKCIÓ

Neurotranszmisszió. Prof. Dr. Kéri Szabolcs. SZTE ÁOK, Élettani Intézet, Miért fontos a szinapszisokkal foglalkozni?

IDEGSZÖVET 1. neuronok felépítése, típusai, végszervei 2. gliasejtek típusai és funkciója

Jelzőmolekulák, receptorok és jelátvitel SZIGNÁLTRANSZDUKCIÓ

Az idegi működés strukturális és sejtes alapjai

A látás alapjai. Látás Nyelv Emlékezet. Általános elv. Neuron idegsejt Neuronális hálózatok. Cajal és Golgi 1906 Nobel Díj A neuron

1. Mi jellemző a connexin fehérjékre?

Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet

A membránpotenciál. A membránpotenciál mérése

Sejt - kölcsönhatások az idegrendszerben

Dr. Lendvai Balázs Preszinaptikus moduláció megfigyelése 2-foton képalkotással A téma címe:.. A kutatás időtartama: Témavezető neve:..

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Receptor felépítése. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

Az agykéreg szerveződése

Látás Nyelv - Emlékezet. ETE47A001/2016_17_1/

Nemszinaptikus receptorok és szubmikronos Ca2+ válaszok: A két-foton lézermikroszkópia felhasználása a farmakológiai vizsgálatokra.

KÉSZÍTETTE: BALOGH VERONIKA ELTE IDEGTUDOMÁNY ÉS HUMÁNBIOLÓGIA SZAKIRÁNY MSC 2015/16 II. FÉLÉV

Intracelluláris és intercelluláris kommunikáció

Receptorok, szignáltranszdukció jelátviteli mechanizmusok

A sejtek membránpotenciálja (MP)

Sejtek közötti kommunikáció

Az ioncsatorna fehérjék szerkezete, működése és szabályozása. A patch-clamp technika

SZAGLÁS 2

Idegsejtek közötti kommunikáció

AZ IDEGSEJTEK KÖZTI SZINAPTIKUS KOMMUNIKÁCIÓ Hájos Norbert. Összefoglaló

Bevezetés a központi idegrendszer élettanába. Témák

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Inger Modalitás Receptortípus. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

Idegrendszer egyedfejlődése. Az idegszövet jellemzése

9. előadás Sejtek közötti kommunikáció

IONCSATORNÁK. Osztályozás töltéshordozók szerint: pozitív töltésű ion: Na+, K+, Ca2+ negatív töltésű ion: Cl-, HCO3-

Sejtek közötti kommunikáció

-Két fő korlát: - asztrogliák rendkívüli morfológiája -Ca szignálok értelmezési nehézségei

SZERVRENDSZER TOXIKOLÓGIA

A tanulási és emlékezési zavarok pathofiziológiája. Szeged,

AZ IDEGSZÖVET Halasy Katalin

S-2. Jelátviteli mechanizmusok

Nyugalmi és akciós potenciál

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Inger Modalitás Receptortípus. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

FEJEZETEK AZ ÉLETTAN TANTÁRGYBÓL

A nyugalmi potenciál megváltozása

Nusser Zoltan. Celluláris Idegélettani Laboratórium MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet Budapest

A szív élettana. Aszív élettana I. A szív pumpafunkciója A szívciklus A szívizom sajátosságai A szív elektrofiziológiája Az EKG

Érzékszervi receptorok

Gyógyszerészeti neurobiológia Idegélettan 3. A gerincvelő szerepe az izomműködés szabályozásában

Limbikus rendszer Tanulás, memória

Az érzékelés biofizikájának alapjai. Érzékelési folyamat szereplői. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

Neurovaszkuláris csatolás

Asztroglia Ca 2+ szignál szerepe az Alzheimer kórban FAZEKAS CSILLA LEA NOVEMBER

D D A HIPPOCAMPALIS INTERNEURONOKON. Attila. Semmelweis Egyetem Doktori Iskola. : Prof. Vizi E. Szilveszter, D.Sc

Pszichiátriai zavarok neurobiológiai alapjai

Fenntartó adag: az a gyógyszermennyiség, amely egy adott hatás állandó szinten tartásához szükséges: elimináció visszapótlása!

AZ IDEGRENDSZER PLASZTICITÁSA TANULÁS. EMLÉKEZÉS (memória)

Viselkedésélettan: tanulás és memória. Zachar Gergely Semmelweis Egyetem, Anatómiai Intézet

Membránpotenciál, akciós potenciál

Bari Ferenc egyetemi tanár SZTE ÁOK-TTIK Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet

Az idegsejtek diverzitása

1. Propriospinalis axon - gerincvelői motoneuron párok korrelatív fiziológiai, morfológiai vizsgálata és számítógépes modellezése

HUMÁN ÉLETTAN I. ELİADÁSOK TEMATIKÁJA GYÓGYSZERÉSZ HALLGATÓKNAK

CELLULÁRIS SZÍV- ELEKTROFIZIOLÓGIAI MÉRÉSI TECHNIKÁK. Dr. Virág László

Jelutak. 2. A jelutak komponensei Egy tipikus jelösvény sémája. 2. Ligandok 3. Receptorok 4. Intracelluláris jelfehérjék

Az idegrendszer és a hormonális rednszer szabályozó működése

Sejt - kölcsönhatások. az idegrendszerben és az immunrendszerben

Farmakodinámia. - Szerkezetfüggő és szerkezettől független gyógyszerhatás. - Receptorok és felosztásuk

Tanulás az idegrendszerben. Structure Dynamics Implementation Algorithm Computation - Function

Mikroelektródás képalkotó eljárások Somogyvári Zoltán

II. félév, 8. ANATÓMIA elıadás JGYTFK, Testnevelési és Sporttudományi Intézet. Idegrendszer SYSTEMA NERVOSUM

Mozgás, mozgásszabályozás

2. A jelutak komponensei. 1. Egy tipikus jelösvény sémája 2. Ligandok 3. Receptorok 4. Intracelluláris jelfehérjék

Membránpotenciál. Nyugalmi membránpotenciál. Akciós potenciál

AsztroGlia - neuron interakció

A kolinerg. transzmisszió. farmakológiája

A GLIASEJTEK ÉS AZ EPILEPTIKUS AKTIVITÁS KAPCSOLATA GÁSPÁR ATTILA GLIA SEJTEK ÉLETTANA EA

Élettan. előadás tárgykód: bf1c1b10 ELTE TTK, fizika BSc félév: 2015/2016., I. időpont: csütörtök, 8:15 9:45

A pályázat célul tűzte ki a gerincvelői nociceptív ingerületfeldolgozást végző érző és a gerincvelői szintű motoros működéseket irányító mozgató

RECEPTOROK JELÁTVITEL Sperlágh Beáta

ÖSSZ-TARTALOM 1. Az alapok - 1. előadás 2. A jelutak komponensei 1. előadás 3. Főbb jelutak 2. előadás

A szívizom akciós potenciálja, és az azt meghatározó ioncsatornák

Jelutak ÖSSZ TARTALOM. Jelutak. 1. a sejtkommunikáció alapjai

Neurobiology. Introduction to neurosciences for Cognitive MSs.

Ca 2+ Transients in Astrocyte Fine Processes Occur Via Ca 2+ Influx in the Adult Mouse Hippocampus

Átírás:

Szinaptikus folyamatok Jelátvitel az idegrendszerben Elektromos szinapszisok Kémiai szinapszisok Neurotranszmitterek és receptoraik Szinaptikus integráció Szinaptikus plaszticitás Kettős információátvitel az idegrendszerben analóg: folyamatos és fokozatmentes (csak ez: nonspiking neuronok) digitális: minden vagy semmi Funkcionális polaritás dendritek bemenet szóma Axon iniciális szegmentum: Na-csatornák integráció kódolás axon kimenet 1

Elektromos szinapszisok 1: gap junction (réskapcsolat) EM felülnézet keresztmetszet connexin innexin pannexin Elektromos szinapszisok 2 anyagtranszport Elektromos szinapszisok általános jellemzői 1. Kapcsolási koefficiens V A / V B 2. Áramkörileg egy ellenállásnak plusz egy aluláteresztő szűrőnek felelnek meg 3. Példák 1959 Furhspan & Potter: rák idegsejtek retina amakrin sejtek agykérgi interneuronok simaizom, szívizom, érzékszervi receptorsejtek 2

Elektromos szinapszisok 3 Szimmetrikus elektromos szinapszis Elektromos szinapszisok 4 Aszimmetrikus (rektifikáló) elektromos szinapszis 3

Presynaptic cell firing pattern 40 mv Electrical coupling between cortical basket cells is mediated through somato-dendritic gap junctions 200 ms Postsynaptic cell firing pattern 10 µm 0.2 µm 0.1 µm Presynaptic action potentials 50 ms Postsynaptic response, control 0.3 mv NBQX, AP-5 Presynaptic action potential 5 ms Postsynaptic responses (control and drugs) Tamás et al. (2000) Nature Neuroscience 3, 366 A kémiai szinapszisok működési sémája 4

Szinapszistörténelem Claude Bernard 1852: kurare Sherrington 1898: szinapszis név és koncepció Cajal 1909: neuron doktrína Otto Loewi 1921: izolált bákaszív nervus vagussal vagus stimulációra lelassul a szív: vagusanyag, vagusstoff Dale 1936: acetilkolin az átvivőanyag Eccles 1950-es évek: intracelluláris elvezetés, szinaptikus serkentés és gátlás Katz 1952-től: kvantális ingerületátvitel Ahlquist 1948: receptor fogalom, α és β adrenerg receptor A kémiai szinapszisok két fő típusa 5

Gyors kémiai szinapszisok Ideg-izom preparátum Kuffler 1942 Szinaptikus potenciálok Fatt & Katz 1951 Véglemez potenciál (epp) megelőzi az akciós potenciált D-tubokuranin: nachr kompetitív antagonista eppmax, mv epp, mv Elektróda távolsága a véglemeztől, mm 6

Szinaptikus áramok posztszinaptikus potenciál feszültségzár alatt posztszinaptikus áram ingerlés Fordulási (reverz) potenciál 7

+60 mv Fordulási (reverz) potenciál nachr permeabilitás: Na + és K + I K = g K (V m -E K ) I Na = g Na (V m -E Na ) = I K = I Na V m = E rev = g K E K + g Na + g K g Na g Na + g K E Na -100 mv Posztszinaptikus serkentés és gátlás EPSP IPSP IPSC EPSC A gátlás polaritása megváltoztatható Csigaagy H-sejt 8

Compartmentalized GABA reversal potentials in pyramidal cells -73.3 ± 3.0 mv -53.0 ± 4.8 mv Szabadics et al. Science (2006) 311, 234-236 resting MP: -68.7 ± 5.6 mv Direct spike transmission from axo-axonic cells to pyramidal cells Szabadics et al. Science (2006) 311, 234-236 9

Preszinaptikus gátlás Példa: Rák neuromuszkuláris junkció (emlős példa: gerincvelőbe érkező primer érzőrostok végződésein) glutamát GABA Nincs ingerlés Preszinaptikus mechanizmusok 1 Kvantális transzmitter-felszabadulás (Katz és munkatársai) Miniatűr véglemezpotenciálok (mepp) Spontán események (nincs ingerlés) ingerléssel Előfordult események száma Gauss-eloszlás Kiváltott események (ingerléssel) Transzmissziós hibák Transzmissziós események Poisson-eloszlás ingerlés 10

Preszinaptikus mechanizmusok 2 Szinaptikus kvantum: vezikula 10000 ACh molekula 2000 nach receptor Readily releasable pool Transzmitter felszabadításra kész vezikulák Szinaptikus exocytosis Torpedo marmorata elektromos szervében (módosult ideg-izom kapcsolat) Preszinaptikus mechanizmusok 3 A preszinaptikus depolarizáció szükséges a transzmitter felszabadításához Hosszú ideig tartó ingerlés Loligo óriás szinapszis Elvezetés hosszú ideig tartó ingerlés alatt ingerlés hossza 11

Preszinaptikus mechanizmusok 4 A preszinaptikus kalciumszint növekedés szükséges a transzmisszióhoz Preszinaptikus mechanizmusok 5 A transzmitterfelszabadulás molekuláris mechanizmusa 12

Preszinaptikus mechanizmusok 6 A transzmitter vezikulák felszabadulási mechanizmusai Neurotranszmitterek és receptoraik 1 Neurotranszmitter: 1. fiziológiai hatása megegyezik a preszinaptikus stimulációval 2. felszabadul, ha a preszinaptikus neuron aktív 3. hatása ugyanúgy blokkolható, mint a szinaptikus hatás Felolsztás: 1. Kismolekulájú neurotranszmitterek (~ 10 féle, részletesen tárgyaljuk) 2. Neuropeptidek (> 40 féle) a) von Euler and Gaddum 1931: substance P antidiuretikus hormon,hipotalamikus release hormonok, bélhormonok b) szomatikus szintézis propeptid formában,majd hasítás, axonális transzport: limitált mennyiség a szinapszisban c) nagy affinitás a receptorokhoz (10-9 M hatékony) hatásukat metabotrop receptorok és szignalizációs útvonalak erősítik hatás termináció lassú: hosszan tartó hatás d) neuromoduláció: társtranszmitterként is felszabadulnak 13

Neurotranszmitterek és receptoraik 2 nikotinos AChR-en át: gyors serkentés Nikotin: agonista Alfa-bungarotoxin: Irreverzibilis antagonista Szerkezeti analógia agonisták és antagonisták között Az acetilkolin körforgása a szinapszisban 14

Nikotinos AChR: példa a deszenzitizációra muszkarinos AChR-en át: Lassú gátlás pl. a szívben Gátolható pertussistoxinnal Muszkarin: agonista Inside-out 15

Neurotranszmitterek és receptoraik 3 (gerincvelő) (agykéreg, gátlás rák és gyűrűsféreg izomban) GABA B lassú gátlás metabotróp, G i2α AC leszabályzás K + (GIRK) csatornát nyit GABA Agyors gátlás ioncsatorna (Cl -, HCO 3- ) GABA A GABA B 16

Az agykérgi neurogliaform sejt - piramissejt kapcsolatokat GABA A és GABA B receptorok közvetítik pre kontroll int bicuculline pyr +CGP35348 kimosás 10 µm Tamás et al. (2003) Science 299,1902 Neurotranszmitterek és receptoraik 4 Receptorok: Ionotróp (agykéreg és gerincvelő, serkentés rák és rovar izomban) NMDA Kainát AMPA (Ca 2+ ) (elnevezés agonisták alapján) Depolarizáció: Mg-blokk megszűnik APV NBQX, UBP 301 NBQX, GYKI52466 antagonisták Metabotróp camp I. csoport II-III. csoport 17

Metabotróp glutamát receptor Ionotróp glutamát receptor (NMDA, AMPA, kainát alapszerkezet hasonló) Neurotranszmitterek és receptoraik 4: biogén aminok 18

Neurotranszmitterek és receptoraik 5: egyéb kismolekulájú transzmitterek Szinaptikus integráció 1 A neuronokra érkező serkentés hatékonysága függ a szinapszis és az akciós potenciál iniciációs zóna távolságától axon initial segment 19

Szinaptikus integráció 2: temporális szummáció Egy vagy több bemenet időben átfedő válaszainak kölcsönhatása A bemenetek hatékonysága függ az időzítéstől és a membrán időállandójától Szinaptikus integráció 3: térbeli szummáció serkentő + gátló Konvergens bemenetek kölcsönhatása A bemenetek hatékonysága függ: a célsejten lévő elhelyezkedéstől az egymáshoz viszonyított pozíciótól 20

Szinaptikus integráció 4 A kimeneti frekvencia arányos a depolarizáció mértékével (A küszöb alatti szummáció meghatározza a kimenetet) Gerincvelői motoneuron Modell Shepherd (1999) in Fundamental Neuroscience, p.124. A rákövetkező bemenetek hatékonysága csökken Kísérlet 1. A bemenetek forrásai 2. A bemenetek sejtfelszíni helyzete 3. A szinaptikus kapcsolatok száma? 21

Konvergens EPSP-k lineáris összegződése: Szétszórt bemenetek 25 µm Preszinaptikus ingerlési ciklus 1 40 mv 2 10 ms 1 és 2 Posztszinaptikus válaszok 1 mv 1 3D rekonstrukció 2 1 és 2 1 + 2 Tamás et al. (2002) Journal of Neuroscience 22, 740 0 40 80 120 Dendritikus távolság(µm) Modell Shepherd (1999) in Fundamental Neuroscience, p.124. A rákövetkező bemenetek hatékonysága csökken Kísérlet Tamás et al. (2002) J Neurosci 22, 740 Hatékony plusz bemenetek 22